蛋白質-多糖非共價及共價復合物包埋活性成分的研究進展

梁洛丹，曹偉偉，李琳琳，任廣躍，陳俊亮，許韓山，段 續,*

（1.河南科技大學食品與生物工程學院，河南 洛陽 471000；2.杭州市臨平區質量計量監測中心，浙江 杭州 311199）

蛋白質和多糖作為食品中兩類主要的大分子，被廣泛用作納米粒子的壁材及乳液的穩定劑。采用蛋白質和多糖作為天然的生物聚合物包埋活性成分，具有操作簡單、低成本和重復性高等優點[3]。蛋白質和多糖在一定條件下會發生相互作用，這有助于形成具有許多特異特征的納米結構，如較好的生物相容性、可生物降解、位點特異性傳遞、有效控制釋放等優點。利用蛋白質和多糖相互作用產生的復合物來保護生物活性成分和提高其生物利用度的研究已有報道，如王植等[4]報道了美拉德反應及其產物在遞送生物活性物質方面的應用研究進展；Liu Fuguo等[5]主要綜述了蛋白質-多酚共價復合物、多糖-多糖共價復合物及蛋白質-多糖-多酚共價復合物的制備方法及其對遞送活性物質生物利用度的影響；Wei Zihao等[6]總結了不同類型的蛋白質-多糖復合物的制備方法，介紹了核殼粒子、微膠囊及分子復合物等方法在遞送活性成分方面的應用進展。然而，目前關于反溶劑沉淀法、pH驅動法、熱凝膠法等方法同時在蛋白質-多糖共價和非共價復合物包埋活性成分方面的系統綜述鮮有報道。因此，本綜述對蛋白質和多糖共價復合物及非共價復合物包埋活性成分均進行了詳細闡述，總結了反溶劑沉淀法、pH驅動法、熱凝膠法和乳化法在蛋白質-多糖復合物遞送活性成分中的應用情況，以期為制備蛋白質-多糖復合物包埋生物活性成分提供借鑒。

1 蛋白質與多糖的非共價及共價復合物的形成

1.1 蛋白質與多糖的非共價復合物形成

蛋白質與多糖非共價復合物的形成主要通過相對較弱的物理相互作用，如靜電相互作用、空間排斥、疏水相互作用、氫鍵等，這些物理相互作用對于在一相中形成復合物并在兩相中凝聚或沉淀是有利的[7]。由于蛋白質和多糖在溶液中主要以帶電分子的形式存在，所以，靜電相互作用是蛋白質和多糖之間主要的作用形式[8]。因此，蛋白質和多糖結構中所帶電荷的高低是影響蛋白質和多糖形成非共價復合物的重要因素。如果溶解在水中的蛋白質和多糖同時攜帶相反的電荷，二者通過靜電絡合較易形成復合的生物聚合物，并最終變成均相[9]。隨著體系自由能的降低，生物聚合物會進一步發生聚集、沉淀等現象。如果同時溶解在水中的蛋白質和多糖攜帶相同的電荷，則兩者之間的靜電斥力會增加，最終形成兩相溶液。具有弱聚電解質的蛋白質和多糖是以熵驅動機制形成非共價復合物的[10]，在這種情況下，二者可以發生疏水相互作用、氫鍵和空間排斥等相互作用，從而形成聚集、凝聚或相分離形式的生物聚合物。當溶液的pH值大于蛋白質等電點時，蛋白質和多糖具有相似的電荷，兩者之間可能會發生氫鍵結合。當溶液中粒子相互靠近時，可能會發生范德華力，使兩者之間引力增大。因此，外界條件及蛋白質和多糖的理化性質是形成均相的蛋白質-多糖非共價復合物的關鍵因素。

蛋白質和多糖之間的作用力不僅會受到大分子的類型、分子結構等內在因素的影響，而且會受到pH值、溫度、離子強度、蛋白質/多糖比例等外在因素的影響（圖1）[11]。溫度會影響蛋白質和多糖的構象，導致更多相互作用的位點暴露出來，低溫有利于氫鍵的形成，而提高溫度會增強疏水相互作用，促進蛋白質-多糖非共價復合物形成[12]。Liu Shuanghui等[13]發現可以通過改變溫度改善豌豆分離蛋白和阿拉伯樹膠之間的絡合作用。Chen Feiping等[14]發現在酸性條件下大豆分離蛋白通過靜電和疏水相互作用與大豆多糖結合，形成的復合物可用于包埋姜黃素以改善其水溶性和穩定性。Liu Jun等[15]研究發現pH值會影響蛋白質-多糖非共價復合物的電荷密度，使制備的牛血清白蛋白-亞麻籽膠復合物在不同pH值下表現出不同的粒度分布。綜上，根據蛋白質-多糖非共價復合物的形成機理和影響因素，可以制備特定的生物聚合物包封活性成分，以滿足不同包埋方法的特殊需求。

1.2 蛋白質與多糖的共價復合物形成

蛋白質與多糖共價復合物的形成方法有美拉德反應和酶催化反應，常見的蛋白質和多糖共價復合物主要是通過美拉德反應來獲得的。美拉德反應可分為早期、中期和晚期3 個階段，早期階段會發生羰氨縮合和分子重排，中期階段會發生Amadori產物或Heyns產物的降解，晚期階段發生環化、脫水、異構化、縮合等反應，生成含氮大分子物質類黑精[4]。美拉德反應是蛋白質的氨基與多糖的羰基發生的羰氨反應，主要產物為類黑精及一系列中間體還原酮、醛類及揮發性雜環化合物。蛋白質-多糖共價復合物主要形成于美拉德反應早期階段，蛋白質中的氨基特別是賴氨酸上的?-氨基與多糖中的還原羰基之間通過共價鍵發生縮合反應，形成N-糖基胺，并失去1 個水分子。不穩定的N-糖基胺發生不可逆的Amadori電子重排，形成了具有1-氨基-1-脫氧酮糖結構的蛋白質-多糖共價復合物（圖2）[16]。

圖2 蛋白質和多糖通過美拉德反應形成復合物的機理[8]Fig. 2 Mechanism of the formation of protein-polysaccharide complexes through Maillard reaction[8]

影響美拉德反應的重要因素有時間、溫度、pH值、水分活度、亞硫酸鹽、反應中可用的氨基化合物及羰基的數量等。如對于堿性氨基酸（賴氨酸、精氨酸）更易發生美拉德反應，美拉德反應速率隨溫度升高而增大，此外，當反應體系的水分活度在0.3～0.7時反應可達到最大速率。多糖是高度穩定、安全無毒和可生物降解的天然聚合物，由多種多樣的活性基團組成，這導致其結構的可變性，多糖的這些優點可在與蛋白質的接枝反應中應用。多糖的種類、結構、分子質量等特性也會影響美拉德反應的速率。Niu Liya等[17]研究發現多糖的分子質量對于共價復合物的功能性質很重要，木糖與蛋白質的接枝程度最高，而麥胚蛋白-葡聚糖共價復合物的溶解性和乳化穩定性要顯著高于其他幾種復合物。通過美拉德反應制備的蛋白質-多糖共價復合物可以改善蛋白質的乳化性、發泡性、凝膠性和熱穩定性等功能特性，可用作遞送活性成分的載體，用來封裝保護活性成分，以提高其生物利用度。如Fan Yuting等[18]制備了由乳清蛋白-右旋糖酐共軛物穩定的β-胡蘿卜素納米乳液，負載β-胡蘿卜素的納米乳液在25 ℃和50 ℃下存儲30 d，仍具有較好的穩定性，且該共軛物可作為乳化劑提高β-胡蘿卜素在胃腸道中的穩定性和生物可及性。Yang Yuexi等[19]發現大豆分離蛋白和多糖的美拉德反應產物可以在熱處理和模擬胃腸消化條件下長時間保持檸檬酸乳液的物理穩定性。Wang Chaonan等[20]通過美拉德反應制備牛血清白蛋白-葡聚糖共價復合物負載姜黃素，提高了姜黃素在胃腸道中的穩定性。

酶催化法是轉谷氨酰胺酶通過催化氨基糖上的伯氨基團和蛋白質多肽鏈中的酰基供體，將具有伯胺基團的氨基糖分子結合到蛋白質分子中，從而制備糖基化蛋白質（即蛋白質-多糖共價復合物）的方法[21]。例如在轉谷氨酰胺酶的催化作用下，殼聚糖上的氨基和小麥醇溶蛋白中的谷氨酰胺殘基發生酰基轉移反應，改變殼聚糖的結構，使殼聚糖與小麥醇溶蛋白發生共價結合[22]。溫度、pH值、離子強度、蛋白質種類、酶濃度等的變化均會影響酶催化，從而使糖基化蛋白質的功能特性發生不同程度的改變[23]。Fu Miao等[24]的研究表明酶催化大豆蛋白和多糖共價結合后，使糖基化大豆蛋白可以結合更多的水，比純大豆蛋白的水合作用更大。王坦等[25]通過酶催化法制備出了胺乙基殼聚糖-膠原蛋白肽復合物，該復合物具有很好的羥自由基清除能力和鐵離子還原能力。朱常月[26]利用轉谷氨酰胺酶，分別催化酪蛋白和大豆蛋白與殼聚糖降解物發生糖基化交聯反應，制備糖基化產物，結果表明糖基化酪蛋白的流變學性質和持水性均得到顯著改善，糖基化大豆蛋白與大豆蛋白相比有較高的持水性和吸油性。

“底本”(Pre-Narrated)與“述本”(Narrated)是敘述學中的基本概念，按照趙毅衡的說法，“述本就是‘敘述文本’，底本并非文本之底，而是敘述之所‘本’，應當被理解為述本形成之前的敘述形態。”[注]趙毅衡：《廣義敘述學》，第121頁。述本的概念比較容易理解。任何已經成形的敘述文本，比如一部上映的電影或是一則見報的新聞都可視為一個“述本”。那么述本成形之前的底本是否可見呢？答案是否定的。

2 蛋白質-多糖復合物包埋活性成分的方法

2.1 反溶劑沉淀法

2.1.1 反溶劑沉淀法的原理及影響因素

反溶劑沉淀法涉及溶劑互混理論和生物聚合物自組裝的熱力學過程理論。其原理是通過控制溶解生物活性物質溶劑量的減少，導致生物聚合物的自組裝，從而形成納米粒子（圖3）。將溶解在純乙醇中的親脂性生物活性物質在溫和攪拌條件下滴入蛋白質溶液中，通過真空旋轉蒸發法將乙醇去除，然后將混合物添加到多糖溶液中，從而得到包埋生物活性物質的蛋白質-多糖納米粒子[27]。常用的脫溶劑包括乙醇、丙酮和水，這取決于所選擇的溶解生物聚合物和芯材的溶劑類型。反溶劑沉淀法的影響因素有生物聚合物類型、攪拌強度、pH值、離子強度、脫溶劑的流速和體積、交聯劑的濃度、芯材的用量等。作為制備蛋白質-多糖復合物包埋生物活性物質的常用方法之一，反溶劑沉淀法具有多種優勢，如操作在低溫下進行，能夠有效保護熱不穩定的活性化合物，而且不需要專門的設備和復雜的操作條件。

圖3 反溶劑沉淀法制備納米粒子的流程Fig. 3 Process flow chart of preparation of nanoparticles by liquid antisolvent precipitation

2.1.2 反溶劑沉淀法在蛋白質-多糖非共價復合物包埋活性成分中的應用

反溶劑沉淀法制備的非共價蛋白質-多糖復合物-多酚納米粒子可以提高多酚的包埋率、穩定性和抗氧化活性等特性。例如Dai Lei等[28]成功制備玉米醇溶蛋白-鼠李糖脂非共價復合物包埋姜黃素，與未包埋的姜黃素相比，該復合物可以更好地防止姜黃素被光降解，提高了姜黃素的穩定性。Li Hao等[29]使用反溶劑沉淀法實現了玉米醇溶蛋白-大豆多糖非共價復合物包封葉黃素，復合物中的葉黃素在保存15 d后仍能保留96%左右，而未包封的葉黃素降解率超過50%，表明復合物對葉黃素起到了較好的保護作用。Li Juan等[30]使用反溶劑沉淀法制備了玉米醇溶蛋白-阿拉伯樹膠非共價復合物包埋生育酚的納米粒子，該納米粒子實現了在模擬胃腸消化過程中對生育酚的緩慢釋放。

2.1.3 反溶劑沉淀法在蛋白質-多糖共價復合物包埋活性成分中的應用

反溶劑沉淀法也被應用于蛋白質-多糖共價復合物包埋活性成分方面，以改善生物活性物質的功能。據Wu Nana等[31]的報道，通過反溶劑沉淀法制備的β-甘氨酸-葡聚糖共價復合物納米顆粒具有較高的表面疏水性，能增強分子間相互作用，使其具有較高的界面張力和膨脹模量，其共價復合物的這些特性在遞送生物活性物質方面有較大的應用潛力。Davidov-Pardo等[32]通過美拉德反應制備了玉米醇溶蛋白-右旋糖酐共價復合物，并采用反溶劑沉淀法得到了負載白藜蘆醇的玉米醇溶蛋白-右旋糖酐復合物納米粒子，該納米粒子在pH值、溫度等條件改變時仍可保持白藜蘆醇的穩定性。Davidov-Pardo等[33]采用美拉德反應制備出玉米醇溶蛋白-葡聚糖復合物，通過反溶劑沉淀法將白藜蘆醇包埋在復合物中，結果表明該復合物納米粒子阻止了紫外光誘導的白藜蘆醇異構化，并可保持其在胃腸條件下的穩定性。這些研究為反溶劑沉淀法在蛋白質-多糖復合物包埋活性成分方面的應用提供了良好的借鑒。

2.2 pH驅動法

2.2.1 pH驅動法的原理及影響因素

一般來說，大多數蛋白質和多糖的電荷密度和分布較易被氫離子和氫氧根離子的濃度調節。因此，pH驅動法只需要調節溶液的pH值，將pH值設定在多糖的酸度系數和蛋白質的等電點之間，使蛋白質和多糖形成復合物，然后加入生物活性成分，即可制備負載活性成分的納米粒子（圖4）。如酪蛋白顆粒在堿化過程中分子質量降低，姜黃素等生物活性物質在中性和酸性條件下不溶，在堿性條件下溶解，它們可以與堿性條件下解離的酪蛋白共溶解，并在酸化過程中被包封在自組裝的酪蛋白納米顆粒中[34]。pH驅動法的影響因素有蛋白質類型、蛋白質濃度、多糖濃度、交聯劑種類、溶液混合和酸化的順序等。pH驅動法作為一種簡便且綠色的方法，在蛋白質-多糖復合物包埋生物活性物質方面得到了廣泛的應用。

圖4 pH驅動法制備納米粒子的流程Fig. 4 Process flow char of preparation of nanoparticles by pH-driving method

2.2.2 pH驅動法在蛋白質-多糖非共價復合物包埋活性成分中的應用

無論生物聚合物溶液發生酸化或堿化，pH驅動的蛋白質和帶相反電荷的多糖之間的非共價作用都被證實對生物活性物質的穩定性和抗氧化性等方面有重要作用。例如，Hosseini等[35]采用pH驅動法制備了姜黃素-β-乳球蛋白-海藻酸鈉非共價納米復合物，在水中低溶解度的姜黃素成功地被包埋在靜電穩定的由β-乳球蛋白-海藻酸鈉相互作用產生的納米復合物中，所制備的可溶性納米復合物具有良好的抗聚集穩定性。Xie Hujun等[36]通過pH驅動法實現了姜黃素在卵清蛋白-κ-角叉菜膠非共價復合物納米顆粒中的包封，負載的姜黃素顯示出較高的抗氧化活性，且其熱穩定性和光穩定性均有所增加。Razi等[37]使用酪蛋白酸鹽和殼聚糖作為包埋壁材，通過pH驅動法制備了負載姜黃素的蛋白質-多糖非共價復合物納米粒子。與游離姜黃素相比，負載姜黃素的納米復合物顯著增強了姜黃素在水中的溶解性和穩定性。

2.2.3 pH驅動法在蛋白質-多糖共價復合物包埋活性成分中的應用

蛋白質和多糖可以在天然蛋白的等電點處發生共價結合，形成具有納米結構的球形膠束包埋生物活性物質。例如，Pan Xiaoyun等[38]使用美拉德反應制備出酪蛋白-葡聚糖共價復合物，通過pH驅動法將β-胡蘿卜素包埋在復合物中。實驗結果表明，當pH值、溫度和離子濃度等外界條件變化時，負載β-胡蘿卜素的納米顆粒仍表現出很強的穩定性。Meng Jun等[39]通過美拉德反應制備出酪蛋白-葡聚糖共價復合物，采用pH驅動法將姜黃素包埋在共價復合物中。實驗結果表明，包埋后的納米顆粒表現出良好的熱穩定性、胃腸穩定性和儲存穩定性。未來還需進行更多的研究來探索pH驅動法在其他蛋白質-多糖共價復合物包封生物活性物質中的應用可能性。

2.3 熱凝膠法

2.3.1 熱凝膠法的原理及影響因素

變性可使天然蛋白質的功能得到修飾，加熱是常見的變性方法，也是蛋白質類食品加工中最直接、綠色的方法。熱凝膠法是將溶液的pH值調整為蛋白質的等電點值，將溶液加熱到高于蛋白質的變性溫度，使蛋白質與多糖可以相互作用，形成具有膠體穩定性的蛋白質-多糖復合物納米顆粒以負載活性成分（圖5）。蛋白質在等電點處的凈電荷為零，此時靜電斥力最小，疏水相互作用較強，因此，將溶液的pH值選擇在蛋白質等電點可防止其形成可溶性聚集體[40]。熱凝膠法的關鍵步驟是加熱和調節溶液pH值，前者可使蛋白質發生變性，后者可使蛋白質通過非靜電作用等形式與多糖形成納米粒子，以此來包埋生物活性物質。影響熱凝膠法的因素有溶液的pH值、加熱溫度和加熱時間等。由于熱凝膠法易于操作且無需專門設備，此方法也常用于制備蛋白質-多糖復合物來包埋生物活性物質。

圖5 熱凝膠法制備納米粒子的流程Fig. 5 Process flow chart of preparation of nanoparticles by thermal gelation

2.3.2 熱凝膠法在蛋白質-多糖非共價復合物包埋活性成分中的應用

對于熱凝膠法而言，選擇合適的加熱溫度和時間，可以形成穩定性高的蛋白質-多糖非共價復合物，進一步提高其包埋的生物活性物質的穩定性和生物利用度。例如，Xiong Wenfei等[41]通過熱凝膠法制備了卵清蛋白-羧甲基纖維素復合物納米粒子，并將白藜蘆醇包埋在納米粒子中，與天然白藜蘆醇相比，納米粒子包埋的白藜蘆醇光穩定性和生物可及性均有所提高。Ding Xuzhe等[42]使用熱凝膠法通過調節pH值和溫度制備了負載葉酸的大豆蛋白-大豆可溶性多糖納米粒子，結果表明，該納米粒子可使葉酸對溫度、光照表現出優異的穩定性，并在中性pH值下快速釋放。然而，該方法不適用于所有生物活性物質，如Arroyo-Maya等[43]使用熱凝膠法制備了乳清蛋白分離物和甜菜果膠復合物納米顆粒負載花青素，結果表明，加熱處理使花青素的結構遭到破壞，與未負載的花青素相比，在負載的花青素納米顆粒中觀察到較低的抗氧化活性，即熱凝膠法不適用于花青素的包埋。因此，使用熱凝膠法包埋時要選擇合適的加熱溫度和時間，以保證形成穩定性高的負載生物活性物質的納米顆粒。

2.3.3 熱凝膠法在蛋白質-多糖共價復合物包埋活性成分中的應用

作為制備以大分子聚合物為包封材料的核殼結構納米粒子技術，熱凝膠法也被廣泛應用于制備蛋白質-多糖共價復合物納米粒子。蛋白質在加熱到其變性溫度或與多糖發生糖基化反應時，可以增加其疏水性，使其更適合用作包封親脂性生物活性物質的核心材料。此外，由于多糖組成的殼是親水性的，使納米顆粒可溶于水。因此，熱凝膠法也可用于蛋白質-多糖共價復合物包埋脂溶性生物活性物質。如Fan Yuting等[44]使用熱凝膠法制備出牛血清白蛋白-葡聚糖共價復合物納米顆粒包埋姜黃素，與游離姜黃素相比，牛血清白蛋白-葡聚糖納米顆粒中的姜黃素顯示出更好的穩定性。此外，牛血清白蛋白-葡聚糖納米顆粒還可改善姜黃素的抗氧化活性。Feng Jin等[45]使用熱凝膠法制備卵清蛋白-葡聚糖共價復合物納米顆粒來包埋姜黃素。結果表明，這些納米顆粒顯示出球形結構，可使姜黃素的穩定性、再分散性和生物利用度得到改善。Qi Jianing等[46]使用熱凝膠法制備出牛血清白蛋白-葡聚糖共價復合物納米顆粒，將納米顆粒的pH值調為7.4后，利用納米顆粒與阿霉素之間的靜電作用和疏水相互作用，可有效地將阿霉素包埋在納米顆粒中，該納米顆粒可顯著降低阿霉素的毒性。

2.4 乳化法

2.4.1 乳化法的原理及影響因素

乳化法是通過合適的乳化劑或表面活性劑使兩種或更多種不相溶的溶液相同時溶解，增加了在相對穩定狀態下油水混合的可能性，從而克服了生物活性物質的水不溶性或油不溶性問題。蛋白質具有表面活性，可作為有效的乳化劑，通過靜電相互作用等形式賦予乳液較好的膠體穩定性。但有些蛋白質是難溶的，通過與多糖形成非共價或共價復合物，可以調控液相的流變學特性，進一步增強乳液的穩定性[10]。將生物活性物質溶液加入到蛋白質-多糖復合物穩定的水包油或油包水的乳液中，經高速剪切、高壓均質或微流化等操作進一步形成微乳液，實現蛋白質-多糖復合物穩定的乳液對生物活性物質的遞送（圖6），這些乳狀液具有提高生物活性物質穩定性及使活性物質在胃腸道條件下延緩釋放的作用。影響乳化法的因素主要有乳液的類型、生物活性物質的類型、剪切速度和時間、溫度等。乳化法在蛋白質-多糖復合物遞送活性成分方面得到了廣泛應用。

圖6 乳化法制備納米粒子的流程Fig. 6 Process flow chart of preparation of nanoparticles by emulsification

2.4.2 乳化法在蛋白質-多糖非共價復合物包埋活性成分中的應用

由于乳液特有的理化性質，疏水性和親水性生物活性物質大都可以被包埋于蛋白質-多糖非共價復合物穩定的乳液中。Esfanjani等[47]使用乳化法制備了由乳清蛋白濃縮物/麥芽糖糊精/果膠穩定的遞送藏紅花、番紅花中生物活性成分的乳液，即使在30 ℃下儲存22 d后，載有生物活性物質的乳液仍可保持穩定的納米級結構，表明蛋白質-多糖非共價復合物穩定的乳液具有良好的遞送活性成分的性質。Cheng Hao等[48]采用乳液均質化方法實現了酪蛋白酸鈉-果膠或阿拉伯樹膠復合物納米顆粒在水包油乳液中對α-生育酚和白藜蘆醇的共包封作用。結果表明，該納米顆粒可改善α-生育酚和白藜蘆醇在儲存和體外消化過程中的穩定性，提高它們的生物可及性，進一步表明蛋白質-多糖非共價復合物具有穩定包封脂溶性活性成分乳液的優勢。張羽[49]制備了由玉米醇溶蛋白-改性淀粉非共價復合物穩定的Pickering乳液，用于姜黃素和VC的遞送，該乳液對兩種活性物質都有接近90%的包埋率，模擬小腸消化實驗結果表明，Pickering乳液提高了姜黃素及VC的穩定性及生物利用率。乳化法也可以與噴霧干燥和冷凍干燥等脫水方法結合，用來制備蛋白質-多糖非共價復合物負載生物活性物質的固體納米粒子，使生物活性物質具有更好的穩定性和更長的保質期[50]。Assadpour等[51]通過乳化法成功制備出麥芽糖糊精-乳清蛋白復合物穩定葉酸的油包水納米乳液，在250 kPa、進風溫度（180±5）℃、出風溫度（90±5）℃、進料速率450 mL/h的條件下使用噴霧干燥將乳液轉化為粉末，使葉酸成功地包埋在固體納米粒子中，為強化水溶性營養成分的固體食品提供了參考。Assadpour等[52]研究了果膠-乳清蛋白復合物穩定葉酸的水包油包水乳液，通過果膠-乳清蛋白復合物乳化劑的作用，有效地控制了葉酸從水包油包水乳液內相到外相的運輸，并在保質期內保持了其完整性。

2.4.3 乳化法在蛋白質-多糖共價復合物包埋活性成分中的應用

蛋白質-多糖共價復合物可以通過乳化法實現對生物活性物質的包封。如Fan Yuting等[53]使用乳化法制備了天然乳清蛋白分離物-葡聚糖共價復合物遞送β-胡蘿卜素的納米乳液，并評估了不同糖基化分子質量對β-胡蘿卜素的物理、化學性質和生物可及性的影響。結果顯示，低分子質量的葡聚糖接枝物（5 kDa和20 kDa）不會影響β-胡蘿卜素的生物可及性，高分子質量（70 kDa）的葡聚糖接枝物可以降低β-胡蘿卜素的釋放速率，即高分子質量的葡聚糖接枝物可用于調節活性成分的生物利用度。乳化法同樣可以用于蛋白質-多糖共價復合物對兩種生物活性物質的共包埋。Yi Jiang等[54]制備出乳清分離蛋白-葡聚糖復合物穩定的負載β-胡蘿卜素和白藜蘆醇的乳液，該復合物使納米乳液的穩定性提高，并顯著提高了負載的β-胡蘿卜素在光和熱處理下的穩定性，這一研究結果為可食用乳化劑的制備和開發提供了借鑒。在制備蛋白質-多糖共價復合物穩定的負載生物活性物質的乳液后，使用噴霧干燥處理也可獲得相應的固體納米顆粒。如Shah等[55]在制備乳清蛋白分離物-麥芽糖糊精共價復合物后，使用乳化法得到包埋丁香酚的納米乳液，采用噴霧干燥獲得固體納米粒子。該復合物改善了丁香酚的溶解度，在蛋白質的等電點處得到的納米粒子仍可保持良好的溶解度，表明納米粒子在功能性飲料中遞送親脂性生物活性物質時，可能不會對飲料視覺外觀產生不利影響。因此，蛋白質-多糖共價復合物為乳化法遞送生物活性物質的穩定性提供了借鑒。

以上4 種方法在蛋白質-多糖復合物遞送活性成分中的應用及優、缺點如表1所示。

表1 蛋白質-多糖非共價及共價復合物包埋活性物質的方法Table 1 Methods of encapsulating bioactive substances in protein-polysaccharide non-covalent and covalent complexes

3 結 語

大多數生物活性物質在胃腸道中結構不穩定，這導致其在體內的生物利用度較低。通過包埋或者合理的遞送體系可以提高活性成分在不利環境下的穩定性，提高其生物利用度，有效保證其發揮健康功效。蛋白質和多糖作為食品中來源廣泛的天然生物大分子，二者之間的非共價相互作用（如靜電和疏水相互作用、氫鍵）或共價相互作用（如糖基化）可用來制備蛋白質-多糖復合物，以微膠囊、乳液等遞送系統的形式實現對活性成分的包封保護、達到良好的遞送和控釋等效果。因此，蛋白質-多糖復合物是遞送生物活性物質的有效載體，可用于設計功能性食品。然而，目前關于蛋白質-多糖復合物包埋活性成分的研究主要集中在遞送體系對活性成分的保護作用方面，未來應開展更多的體內實驗，同時結合代謝組學方法探究復合物封裝的生物活性物質在血液和肝、腎、腦等器官中的積累量及其代謝物的種類、含量，探究復合物包封的活性成分母體及其代謝物的生理活性。此外，應采用分子模擬、分子動力學、多光譜手段及分子生物學方法探究蛋白質-多糖相互作用發揮保護活性成分及影響活性成分在體內吸收的機制，為活性成分在功能性食品中的應用提供借鑒。